化工設備制造過程中焊接質量控制方法的探析

趙瑞，仙運昌

(山西陽煤化工機械（集團)有限公司，山西 太原 030000）

結合實際調研可以發(fā)現(xiàn)，多方面因素均可能影響化工設備制造過程焊接質量，如焊接產生的氣體、焊縫周圍溫度變化等，前期準備工作、現(xiàn)場技術管理也會直接影響焊接質量。為有效開展化工設備制造過程中的焊接質量控制，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1 影響化工設備制造過程焊接質量的因素

1.1 焊接產生的氣體

在化工設備制造過程中，受焊接工藝、焊接方法、焊接材料的影響，焊接會產生不同氣體，主要有N2、O2、H2、H2O、CO、CO2，對焊接質量會產生不利影響的氣體主要為N2、O2、H2，如工件、空氣、焊條內存在H2，金屬表面溫度在焊接結束后下降會導致部分焊縫金屬中的氫原子自由擴散，進而聚集在焊縫或熔合線局部，冷裂紋會因此出現(xiàn)，焊接接頭的塑性和韌性也會隨之降低。氧氣在焊縫中主要為氧化亞鐵和硅酸鹽夾雜物等形式，其會導致焊縫金屬的強度、硬度、塑性降低，焊縫的冷脆和熱脆也更容易出現(xiàn)，同時會影響抗腐蝕性能。焊接金屬在高溫下會與氮原子發(fā)生反應形成氮化物，金屬硬度會因此增加，塑性會隨之降低。

1.2 焊縫周圍溫度變化

圍繞化工設備制造過程的焊接進行分析可以發(fā)現(xiàn)，存在迅速升高并降低的焊縫周圍溫度的現(xiàn)象，焊縫周圍金屬會受此影響出現(xiàn)收縮，殘余應力也會隨之產生，金屬在焊縫的地方會因這種殘余應力出現(xiàn)橫向或縱向收縮，進而導致兩塊金屬接頭處出現(xiàn)裂紋。為控制急速冷卻引發(fā)的焊縫變形問題，必須圍繞變形程度在焊接前開展針對性估算，變形方向也需要同時估算，焊接質量可由此更好地得到保障。

2 化工設備制造過程焊接質量控制方法

2.1 準備焊接工件與設備

為有效控制化工設備制造過程的焊接質量，必須做好焊接工件與設備的準備工作，焊接工件的準備需首先完成組隊工作，按照技術難度進行組隊，并隨之針對性安排工作計劃，焊接方案需結合設備實際針對性設計，工藝評定也需要嚴格開展。在完成方案核查后，需保證焊接工作嚴格遵循計劃開展，工作人員的從業(yè)資格與專業(yè)技術水平也要得到保障；焊接設備的準備需以確定的工作計劃為依據，不同設備在參數(shù)等方面存在的差異需得到重視，以此優(yōu)選焊接設備，同時，基于焊接要求針對性選擇焊接材料和電源類型，焊接質量即可得到有效保障。

2.2 強化材料的選擇和管理

焊絲以及焊條等材料在化工設備制造過程焊接過程中會大量應用，這類材料的質量直接影響焊接質量，因此定期開展的材料質量檢查必須得到重視，相關人員需關注材料是否受潮，這是由于很多焊接材料在受潮后會出現(xiàn)生銹等問題。在具體實踐中，為保證焊接材料質量，必須針對性開展管理工作，材料的焊接性需要到重點關注，這關系著化工設備制造過程焊接能否滿足相關標準與規(guī)定，不具備焊接性的材料不得用于焊接操作。如第一次使用某種焊接材料，必須開展針對性的焊接性實驗，以此明確材料特性，如材料的含碳量較高，實驗需重點關注焊接過程是否會出現(xiàn)氣孔現(xiàn)象，以此采取針對性應對措施，焊接質量即可進一步提升。

2.3 檢查確認焊接項目

為保證焊接能夠嚴格遵循設定的方案和計劃開展，化工設備制造過程的焊接即可更好地保證生產質量，設備的嚴格檢查也可基于方案一一開展。化工設備的檢查和確認需按照一定順序開展，以此對電弧、電源、焊縫狀態(tài)開展針對性檢查。焊接部位屬于檢查的重點，需對內部裂紋情況進行細致檢查，并關注是否存在未焊透問題。設備外部檢查需關注設備表面的咬邊、缺陷等情況，焊接尺寸檢查需關注焊接高度、長度，化工設備的整體質量可由此得到更好的控制。

2.4 施工現(xiàn)場技術管理

為更好地保證焊接質量，施工現(xiàn)場技術管理也要嚴格開展，化工設備制造前企業(yè)需要做好技術人員的能力檢查工作，保證焊接質量控制能夠由能力足夠的技術人員負責，焊接的各環(huán)節(jié)質量控制、焊接工作的保質保量按時完成也能夠順利實現(xiàn)。對于化工設備的重要部位焊接，專業(yè)監(jiān)管人員的針對性配置極為關鍵，以此監(jiān)督管理技術人員的各步驟工作，即可規(guī)避操作錯誤問題，保證各環(huán)節(jié)工作正確性，化工設備性能、安全、質量可能受到的影響能夠有效排除。需選擇具備專業(yè)技能認證的焊接人員進行具體的焊接施工，相關錯誤的及時改正也需要得到重視，同時強化對周圍環(huán)境的監(jiān)控，即可及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境因素變化帶來的影響，輔以詳細的施工過程記錄，焊接質量控制和責任追查即可獲得有力依據。

3 特殊材質化工設備制造過程焊接質量控制方法

3.1 焊接特點分析

近年來，特殊材質化工設備大量涌現(xiàn)，鈦制化工設備便屬于其中代表，對于運行環(huán)境較為復雜的鈦制化工設備來說，過早報廢問題很容易出現(xiàn)，這種問題與鈦制化工設備制造過程中焊接質量控制不當存在一定關聯(lián)，因此，本節(jié)將圍繞鈦制化工設備制造過程焊接質量控制方法開展深入探討。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，處于熔融狀態(tài)的鈦材會出現(xiàn)較大的物理、化學性能變化，在400℃及以上溫度時，大量的氫會被鈦材吸收，韌性的塑性、韌性會受到直接影響，進而出現(xiàn)易裂、易碎等問題。在鈦制化工設備的焊接過程中，需關注氧化、脆裂等問題，并保證含氫量能夠在鈦材焊接過程中控制在0.15%內，如氫量超標的現(xiàn)象出現(xiàn)，脫氫處理必須及時開展。

3.2 焊接前準備工作

鈦制化工設備制造過程焊接質量控制同樣需要做好準備工作，具體需要在焊接開始前保證存在99.9%以上的氬氣純度，考慮到一般選擇直流兩用氬弧焊作為鈦制化工設備的焊接設備，因此焊接前還需要關注以下要點：（1）坡口處理。在正式焊接開始前，必須細致開展坡口處理，以此將附近50mm部位的雜物、雜質進行清理，鈦材的污物需同時應用砂紙或砂輪進行清理，以此保證鈦材露出銀白色金屬光澤；（2）鈦材表面清理。需采用干凈的綢布蘸無水酒精清理鈦材表面，直至綢布不存在污物；（3）焊絲擦拭。在焊接開始前，焊絲的擦拭也需要得到重視，需使用干凈的綢布蘸無水酒精；（4）焊接的盡快開展。完成上述清理后，鈦制化工設備焊接需盡可能快地開展，否則空氣雜質將引發(fā)污染問題，此時需再次進行清理，這會導致焊接效率和質量受到影響。

3.3 具體的焊接施工

完成準備工作后，焊接施工應立即開展，具體需關注以下幾方面：（1）保證焊接環(huán)境整潔。需在整潔的焊接環(huán)境下進行鈦制化工設備焊接施工，環(huán)境的風速、濕度均需要嚴格控制，室外焊接需關注雨雪、低溫天氣的影響；（2）嚴控各類要素。具體焊接施工需對各類要素進行嚴格控制，包括焊絲填充高度、鎢極伸出長度，氫極、氧極、氮極的反應也需要嚴格控制，以此規(guī)避焊接接頭塑性降低問題。需重點關注400℃以上熔池溫度對焊接熱影響區(qū)的影響，銅材保護盒應用引發(fā)的氣體混亂現(xiàn)象也需要得到重視，以此科學控制氬氣的速度，即可提升保護效果，一般需基于11L/min控制氬氣通入速度；（3）充分冷卻。在完成焊接施工后，需以充分冷卻的保護盒和焊接接頭為依據，保證焊接接頭溫度在400℃以內時開柜，焊接質量可由此得到更好保障。

3.4 焊后檢測要點

在完成鈦制化工設備制造過程焊接施工后，針對性的質量檢測極為關鍵，具體檢測可圍繞三方面開展：（1）外觀檢測。可采用放大鏡或肉眼對焊接完成后的鈦制化工設備進行檢查，以此觀察焊縫表面和焊接接頭缺陷，如發(fā)現(xiàn)顏色呈灰色，則說明焊接質量不達標，如發(fā)現(xiàn)顏色為紫色，則說明存在塑性較差問題，如發(fā)現(xiàn)顏色為藍色，則說明存在稍微較差的塑性，如發(fā)現(xiàn)顏色為銀白色，則說明焊接質量較好，此時無須進行處理，表面呈藍色、紫色的需要針對性開展打磨處理；（2）著色探傷檢測。具體檢測需基于《壓力容器無損檢測》Ⅱ級標準開展；（3）X射線探傷檢測。具體檢測基于《壓力容器無損檢測》Ⅲ級標準開展。

4 結語

綜上所述，化工設備制造過程中焊接質量控制需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的強化材料的選擇和管理、檢查確認焊接項目、施工現(xiàn)場技術管理等內容，則提供了可行性較高的化工設備制造焊接質量控制路徑。為更好地保證化工設備制造焊接質量，先進設備的引進、焊接人員的質量安全意識培養(yǎng)、監(jiān)督制度的建立健全同樣需要得到重視。